Отглеждане на кристали от стопилката

Всички технологични методи за отглеждане на единични кристали от стопилката могат да бъдат разделени в две групи: а) методи за тигел; б) bectigelnye методи.

Отглеждане на кристали от стопилката в момента е най-честата промишлен процес, в сравнение с други методи на отглеждане техники от стопилката има най-високата производителност. Това се дължи на факта, че дифузионни процеси в топи в течната фаза (дифузията на компонентите на кристализация пред кристализиращ фаза) не се ограничаващ скоростта етап на процеса. С тези методи е възможно да се получи достатъчно чисти кристали от Ge и Si с високи темпове на растеж (до 10 мм / ч).

Недостатъците на метода за кристален растеж от стопилка: използването на високи температури на растеж, което в някои случаи може да създаде проблеми в контролиране температурни градиенти, необходими за отглеждане на кристали с високо структурно усъвършенстване. Високите температури също изискват по-високо потребление на енергия по време на растежа и допринасят за замърсяване на стопилката, когато е в тигела.

посока техники втвърдяване са разделени в три групи: нормални методи за насочено втвърдяване; Методи дърпа от стопилка; чрез топене зона.

Методи нормална насочено втвърдяване

Нормалните методи за насочено втвърдяване преформа се стопяват напълно и след това кристализира стопилка в единия край. Така растеж на кристал се извършва в контакт със стените на тигела, съдържащ стопилката. Недогряване на водата в предната част на кристализация се извършва чрез преместване на тигела относително към нагревателя на стопилката или нагревател отношение на тигела. В зависимост от позицията на камерата с материала се прави разлика хоризонтални и вертикални методи нормално насочено втвърдяване. Вертикална метод, наречен метод Bridgeman (фиг. 1а).

Фиг. 1. Схема метод нормална кристалния растеж на насочено втвърдяване на стопилки: и - вертикален модификация (метод Bridgman), б хоризонтално модификация (метод Bagdasarova)

Оборудване, необходимо за нормалната посока на процеса на втвърдяване, включващ: 1) тигел предварително определена форма, изработен от материал, химически устойчив на стопилката и газовата среда, където процеса на кристализация се извършва; 2) осигуряване на пещта топлина създава предварително определена област; 3) системата за регулиране температурата на пещта и механично движение на контейнера или нагревателя.

По този начин, внимателно предварително пречистен изходен материал се зарежда в тигел и се топи; процесът се провежда във вакуум или в инертна атмосфера в запечатана камера. След това започва охлаждане на стопилката, с най-интензивно охлаждане, изготвен били показани острата част на тигела: тук зараждане кристализационни центрове (Фиг.1). Острия край се използва за увеличаване вероятността от образуването на само един център на кристализация, тъй като количеството на стопилка намира в заострената част на тигела е ниска. Освен това, в случай на образуване на активни центрове множествена един от тях има най-благоприятно ориентация за растеж, потиска растежа на други ембриони. С течение на времето, тъй като движението на тигел по отношение на нагревателя със стопилката втвърдяване предните движи в посоката на стопилката и постепенно цялата стопилката в тигела кристализира.

Трябва да се отбележи, че в този случай, на процесите на образуване на активни центрове и растеж не се контролират с достатъчна точност, те зависят от формата на предната втвърдяване на материала и качеството на изработка на тигела промени и различни условия за растеж. Специално внимание трябва да бъде на силната зависимост на съвършенството на кристала нараснал от тигел материал. За чисти кристали с минимално количество присъщите дефекти е необходимо да отговарят на следните строги изисквания за свойствата на тигел материал. тигел стопилка и материалът не трябва да реагират химически. Стопилката не трябва да се намокри стените на тигела, и след кристализация се ангажират с него. Топлопроводимостта и термичното разширение на двата материала трябва да се затвори. Тигелът трябва да има достатъчна термична и механична якост. Като материал за производството на тигели най-често използваните стъкло, кварц, висока чистота графит, алуминиев оксид (Алундум), платина, алуминиев нитрид.